Java IO流和文件

流

流的定义：流是对内存中一组有序数据从起点到终点传输的抽象概念。

当程序需要读取数据的时候，就会开启一个通向数据源的流，这个数据源可以是文件，内存，或是网络连接；类似的，当程序需要写入数据的时候，就会开启一个通向目的地的流。这时候你就可以想象数据好像在这其中“流”动一样。这时候你就可以想象数据好像在这其中“流”动一样，如下图：

输入流

输出流

综合上图，人站在程序的角度来看：如果数据从外界传输程序中，则为输入流，例如从键盘输入数据到程序中；如果数据从程序中传到外界，则为输出流，例如程序中的数据输出到显示器中，或者输出到文件中。我们把这些不同源和目标的数据都统一抽象为I/O流。

Java I/O流的分类

按流向分:

• 输入流: 程序可以从中读取数据的流。
• 输出流: 程序能向其中写入数据的流。

按数据传输单位分:

• 字节流: 以字节为单位传输数据的流（一次读入或读出是8位二进制）
• 字符流: 以字符为单位传输数据的流（一次读入或读出是16位二进制）

按功能分:

• 节点流: 直接与数据源（source）或者目标（destination）相连接的流
• 处理流（过滤流）: 是对一个已存在的节点流的链接和封装，通过对数据进行处理为程序提供功能强大、灵活的读写功能。

综上所述，可以将Java流分类总结为如下图：

注意：

• 字节流到字符流转换：可以通过InputStreamReader（继承自Reader）或者OutputStreamWriter（继承自Writer）实现。
• 字符流到字节流转换：可以从字符流中获取char[]数组，转换为String，然后调用String的API函数getBytes() 获取到byte[]，最后通过ByteArrayInputStream或者ByteArrayOutputStream来实现到字节流的转换。
  
• 处理流用来封装节点流，从而给节点流增加功能，不能独立存在。在关闭流时如果使用了处理流，只需关闭最外层的流就可以了。
• 区分节点流和处理流的小方法：看流的构造器参数，节点流参数为操作数据，而处理流参数为其他流。

Java I/O流选择策略

从Java I/O流的分类中，我们可以总结出I/O流的使用选择策略：

1. 先考虑是字节流还是字符流
2. 再考虑是输入流还是输出流
3. 最后考虑是节点流还是处理流

Java I/O流常用类

JDK所提供的所有I/O流类位于java.io包中，都分别继承自以下四种抽象流类。（1char = 2byte = 16bit，1字=2字节=16位）

1. InputStream：继承自InputStream的流都是用于向程序中输入数据的，且数据单位都是字节（8位）。
2. OutputStream：继承自OutputStream的流都是程序用于向外输出数据的，且数据单位都是字节（8位）。
3. Reader：继承自Reader的流都是用于向程序中输入数据的，且数据单位都是字符（16位）。
4. Writer：继承自Writer的流都是程序用于向外输出数据的，且数据单位都是字符（16位）。

Java I/O流类图结构如下图所示：

Java I/O一般使用原则

一、按数据格式分：

• 二进制格式（只要不能确定是纯文本的）: InputStream, OutputStream及其所有子类
• 纯文本格式（含纯英文与汉字或其他编码方式）：Reader, Writer及其所有带Reader, 

二、按输入输出分：

• 输入：Reader, InputStream类型的子类
• 输出：Writer, OutputStream类型的子类

三、按数据来源（去向）分：

• 文件： FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter
• byte[]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
• Char[]: CharArrayReader, CharArrayWriter
• String: StringBufferInputStream, StringReader, StringWriter
• 网络数据流：InputStream, OutputStream, Reader, Writer

四、按是否要缓冲分：

• 缓冲：BufferedInputStream, BufferedOutputStream, BufferedReader, BufferedWriter

五、按是否格式化输出分：

• 格式化输出：PrintStream, PrintWriter

六、特殊需要：

• 从Stream到Reader,Writer的转换类：InputStreamReader, OutputStreamWriter
• 对象输入输出：ObjectInputStream, ObjectOutputStream
• 进程间通信：PipeInputStream, PipeOutputStream, PipeReader, PipeWriter
• 合并输入：SequenceInputStream
• 更特殊的需要：PushbackInputStream, PushbackReader, LineNumberInputStream, LineNumberReader

文件

File类

File是对文件系统中文件以及文件夹进行封装的类，可以通过对象的思想来操作文件和文件夹。File对象保存文件或目录的各种元数据信息，包括文件名、文件长度、最后修改时间、是否可读、获取当前文件的路径名，判断指定文件是否存在、获得当前目录中的文件列表，创建、删除文件和目录等方法。  

RandomAccessFile类

RandomAccessFile并不是流体系中的一员，其封装了字节流，同时还封装了一个缓冲区（字符数组），通过内部的指针来操作字符数组中的数据。它的特点是：

• 只能操作文件，不能操作文件夹，所以构造函数接收两种类型的参数：a.字符串文件路径；b.File对象。
• 既可以对文件进行读操作，也能进行写操作，在进行对象实例化时可指定操作模式(r,rw)

注意：RandomAccessFile在实例化：如果要操作的文件不存在，会自动创建；如果文件存在，写操作未指定写入位置，会从头开始写，即覆盖原有的内容。 可以用于多线程下载或多个线程同时写数据到文件。